JP2625624B2 - アミノ基含有オルガノポリシロキサンの製造方法 - Google Patents

アミノ基含有オルガノポリシロキサンの製造方法

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【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明はアミノ基含有オルガノポ
リシロキサンの製造方法、特には片末端官能性シリコー
ンとして樹脂のシリコーン変性などに有用とされるアミ
ノ基含有オルガノポリシロキサンを副反応を起りにくく
して定量的に、高収率、高純度で得るアミノ基含有オル
ガノポリシロキサンの製造方法に関するものである。
【0002】
【従来の技術】アミノ基含有シロキサンは樹脂改質に有
用なものとされており、これについては下記の式
【化4】 で示されるように、シロキサン鎖の両末端にアミノ基を
有するもの、また式
【化5】 で示されるポリシロキサン鎖の側鎖にアミノ基を有する
ものが知られている。
【0003】しかし、ポリシロキサン鎖の片末端のみに
アミノ基を有するオルガノポリシロキサンはその合成が
困難であることから高純度のものは得られていない。そ
こで、この片末端アミノ基含有オルガノポリシロキサン
の製造についてはアミノ基含有オルガノアルコキシシラ
ンを出発原料とする式
【化6】 で示される片末端アミノ基オルガノポリシロキサンの製
造方法が注目されている。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】しかして、この片末端
アミノ基含有オルガノポリシロキサンの製造方法として
は、3−アミノプロピルトリエトキシシランとヘキサメ
チルジシロキサンとをテトラメチルアンモニウムヒドロ
キシド触媒の存在下で反応させる方法(米国特許第 3,5
84,024号明細書参照)、3−アミノプロピルトリエトキ
シシランと水、ヘキサメチルジシラザンとを有機すず触
媒の存在下で反応させる方法(米国特許第4,711,943 号
明細書参照)、また3−アミノプロピルトリエトキシシ
ランとトリメチルメトキシシランとを共加水分解、縮合
させる方法(特開平 3-15019号公報参照)などが知られ
ているが、これらはいずれもトリメチルシロキシ源を2
〜4倍モル当量用いているにもかかわらず、その収率が
40〜50%程度と低いために工業的に満足できるものでは
なかった。
【0005】
【課題を解決するための手段】本発明はこのような不
利、欠点を解決したアミノ基含有オルガノポリシロキサ
ンの製造方法に関するものであり、これは一般式(1)
【化7】 (ここにRNはアミノ基を含有する1価有機基、R1は炭素
数1〜8の1価有機基、R8は炭素数1〜4の1価有機
基、aは0、1または2)で示される分子内にアミノ基
を含有するオルガノアルコキシシランと、一般式(2)
【化8】 [ここにR2、R3、R4は炭素数1〜8の1価有機基または
-OSiR5R6R7で示されるシロキシ基(R5、R6、R7は炭素数
1〜8の1価有機基)]で示されるオルガノシラノール
とを反応させて、一般式(3)
【化9】 で示される片末端アミノ基含有オルガノポリシロキサン
を得ることを特徴とするものである。
【0006】すなわち、本発明者らは片末端アミノ基含
有オルガノポリシロキサンを高収率、高純度で製造する
方法を開発すべく種々検討した結果、これについては上
記した一般式(1)で示されるアミノ基含有オルガノア
ルコキシシランと一般式(2)で示されるオルガノシラ
ノールとを反応させると、このエステル交換による脱ア
ルコール反応が副反応なしで定量的に進行し、目的とす
る片末端アミノ基含有オルガノポリシロキサンを高収率
で、かつ高純度のものとして得ることができることを見
出し、この反応に使用する反応触媒の種類、反応方法な
どについての研究を進めて本発明を完成させた。以下に
これをさらに詳述する。
【0007】
【作用】本発明は片末端アミノ基含有オルガノポリシロ
キサンの製造方法に関するものであり、これは前記した
一般式(1)で示されるアミノ基含有オルガノアルコシ
キシランと、一般式(2)で示されるオルガノシラノー
ルとを反応させることを特徴とするものであるが、これ
によればこの両者のエステル交換による脱アルコール反
応で目的とする前記した一般式(3)で示される片末端
アミノ基含有オルガノポリシロキサンが得られるが、こ
の反応は副反応が起り難く、反応が定量的に進行するの
でこれを高収率で得ることができるし、このオルガノポ
リシロキサンを高純度のものとすることができるという
有利性が与えられる。
【0008】本発明によるアミノ基含有オルガノポリシ
ロキサンの製造方法は一般式(1)で示されるアミノ基
含有オルガノアルコキシシランと一般式(2)で示され
るオルガノシラノールとを反応させるものである。ここ
で使用されるアミノ基含有オルガノアルコキシシランは
一般式(1)
【化10】 で示され、このRNはアミノ基を含有する1価有機基であ
れば鎖長、アミノ基の数、置換基の有無などは任意とさ
れるものであり、1個のアミノ基を含むものとしてはア
ミノメチル基、アミノエチル基、アミノプロピル基、ア
ミノヘキシル基、アミノデシル基などのアミノアルキル
基;アミノシクロヘキシル基、アミノシクロオクチル基
などのアミノシクロアルキル基;アミノフェニル基、ア
ミノナフチル基などのアミノアリール基;アミノベンジ
ル基、アミノメチルフェニルエチル基などのアミノアラ
ルキル基などが挙げられるが、これは1級アミノ基だけ
でなく、N−フェニルアミノプロピル基、N−ブチルア
ミノプロピル基、N−メチルアミノデシル基、N,N-ジエ
チルアミノプロピル基などのような2級、3級のアミノ
基であってもよい。
【0009】なお、このアミノ基としては式H2N(CH2)2N
H(CH2)3-、H2N(CH2)6NH(CH2)3-、
【化11】 H2N(CH2)2NH(CH2)2NH(CH2)3-で示される複数のアミノ基
を有するものであってもよい。
【0010】また、この一般式(1)におけるR1はメチ
ル基、エチル基、プロピル基、ブチル基、オクチル基な
どのアルキル基;シクロペンチル基、シクロヘキシル基
などのシクロアルキル基;フェニル基、トリル基などの
アリール基;またはこれらの基の炭素原子に結合してい
る水素原子の一部または全部をハロゲン原子、シアノ基
などで置換したクロロメチル基、3,3,3−トリフル
オロプロピル基、2−シアノエチル基などから選択され
る炭素数が1〜8の1価炭化水素基であり、このR8はR1
と同様の炭素数が1〜4の非置換または置換の1価炭化
水素基とされるもので、aは0、1または2とされるも
のである。
【0011】したがって、この一般式(1)で示される
アミノ基含有オルガノアルコキシシランとしては3−ア
ミノプロピルトリエトキシシラン、3−アミノプロピル
メチルジエトキシシラン、3−アミノプロピルトリメト
キシシラン、3−アミノプロピルメチルジメトキシシラ
ン、N−(2−アミノエチル)−3−アミノプロピルト
リメトキシシラン、N−(2−アミノエチル)−3−ア
ミノプロピルメチルジメトキシシラン、N−フェニル−
3−アミノプロピルトリメトキシシラン、N−フェニル
−3−アミノプロピルメチルジメトキシシランなどがあ
げられる。
【0012】また、ここに示される一般式(2)で示さ
れるオルガノシラノールは
【化12】 で示され、このR2、R3、R4は上記したR1と同じ炭素数1
〜8の1価有機基または-OSiR5R6R7で示されるシロキシ
基で、このR5、R6、R7はR1と同じ炭素数1〜8の1価有
機基であるものとされるが、このR5、R6、R7を有するシ
ロキシ基としてはトリメチルシロキシ基、エチルジメチ
ルシロキシ基、フェニルジメチルシロキシ基、ビニルジ
メチルシロキシ基、クロロメチルジメチルシロキシ基、
3,3,3−トリフルオロプロピルジメチルシロキシ基など
が例示される。
【0013】本発明によるアミノ基含有オルガノポリシ
ロキサンの製造は上記した一般式(1)で示されるアミ
ノ基含有オルガノアルコキシシランと一般式(2)で示
されるオルガノシラノールを反応させるものであるが、
この反応は次式
【化13】 による脱アルコール反応によるものであり、これは1種
のエステル交換反応とされるものであるが、この反応に
当たっては反応系内で副生するアルコールがオルガノシ
ラノールと反応する次式
【化14】 および次式
【化15】 によるオルガノシラノールの縮合反応が副反応として進
行する。
【0014】したがって、この反応に当たってはこれら
の副反応で消費されるオルガノシラノールを過剰に配合
しておくことが収率を向上させるために好ましい。反応
の方法はアミノ基含有オルガノアルコキシシランとオル
ガノシラノールを混合したのち、副生するアルコールの
沸点近くまで加熱して反応させることがよい。なお、こ
の反応は反応蒸留装置などを用いて副生するアルコール
を系外に除去しながら進行させれば、前記した副反応が
抑えられるために、また反応時間を短縮させるので好ま
しい結果が得られる。またアミノ基含有オルガノアルコ
キシシランまたはオルガノシラノールのいずれか一方を
予め加熱しておいて、これに他の片方を滴下して反応さ
せてもよく、反応終了後は蒸留精製することによって目
的とする一般式(3)で示される片末端アミノ基含有オ
ルガノポリシロキサンを高純度で得ることができる。
【0015】この反応は特に触媒を用いなくても進行す
るが、反応効率、とりわけ反応時間の短縮、反応温度の
低下、反応率の向上という点からは触媒を使用すること
が好ましく、この触媒としてはこの反応がエステル交換
反応であるということから有機すず化合物とすることが
よい。この有機すず化合物としてはジブチルすずジアセ
テート、ジブチルすずジオクテート、ジブチルすずジラ
ウレート、ジブチルすずジステアレート、ジブチルすず
ビスベンジルマレート、すずジオクテート、すずジラウ
レートなどが例示され、特にはすずジオクテートが好ま
しいものとされるが、この触媒使用量はアミノ基含有オ
ルガノアルコキシシランとオルガノシラノールの合計量
に対し0.01〜5重量%、好ましくは 0.1〜1重量%の範
囲とすればよい。
【0016】また、この反応において反応溶媒は必ずし
も必要ではないが、反応物および生成物に不活性であれ
ば使用してもよく、これにはn−ペンタン、n−ヘキサ
ン、n−オクタン、インオクタン、シクロヘキサン、シ
クロオクタンなどの直鎖状、分岐状あるいは環状の脂肪
族炭化水素;ベンゼル、トルエン、キシレンなどの芳香
族炭化水素;塩化メチレン、クロロホルム、四塩化炭素
などのハロゲン化炭化水素;ジエチルエーテル、ジブチ
ルエーテル、テトラヒドロフラン、ジオキサンなどのエ
ーテル類が挙げられる。
【0017】
【実施例】つぎに本発明の実施例をあげる。 実施例1 還流冷却器と精留塔をもつ蒸留装置、温度計および撹拌
装置を備えた反応蒸留装置に、3−アミノプロピルトリ
メトキシシラン 35.8g(0.2 モル)とトリメチルシラノ
ール 81.0g(0.9 モル)を仕込み、70℃に昇温して反応
させ、反応の進行に伴なって生成し還流してくるメタノ
ールを精留塔を通して留去しながら熟成した。
【0018】この反応を10時間継続したところ、メタノ
ールの留出が止まったので、反応装置内を減圧して精留
したところ、未反応のトリメチルシラノール、副生した
トリメチルメトキシシラン、ヘキサメチルジシロキサン
などの低沸点化合物に続いて、沸点が88〜90℃/3mmHgで
無色透明な液体 51.2gが得られたので、これについてI
R分析、 1H−NMRを測定したところ、これは式
【化16】 で示される目的のアミノ基含有オルガノポリシロキサン
であり、純度が98.9%であることが確認された。
【0019】実施例2 実施例1と同じ反応装置に3−アミノプロピルトリメト
キシシラン 35.8g(0.2 モル)、トリメチルシラノール
81.0g(0.9 モル)およびすずジオクテート0.6gを仕込
み、実施例1と同じように反応させたところ、メタノー
ルの留出は5時間で止まり、精留により沸点が89〜90℃
/3mmHgで無色透明の液体 58.5gが得られたので、これに
ついてIR分析、 1H−NMRを測定をしたところ、こ
れは実施例1で得られたものと同一のアミノ基含有オル
ガノポリシロキサンであり、純度は99.2%であった。
【0020】実施例3 実施例2における3−アミノプロピルトリメトキシシラ
ンをN−(2−アミノエチル)−3−アミノプロピルメ
チルジメトキシシラン 41.2g(0.2 モル)とし、トリメ
チルシラノールの添加量を 54.0g(0.6 モル)としたほ
かは実施例2と同様に処理したところ、メタノールの留
出は4時間で止まり、精留により沸点 103〜 108℃/2mm
Hgで無色透明の液体 45.3gが得られたので、これについ
てIR分析、 1H−NMRを測定をしたところ、式
【化17】 で示されるアミノ基含有オルガノポリシロキサンであ
り、純度が97.6%であることが確認された。
【0021】実施例4 実施例2における3−アミノプロピルトリメトキシシラ
ンをN−n−ブチル−−3−アミノプロピルトリメトキ
シシラン 47.0g(0.2 モル)としたほかは実施例2と同
様に処理したところ、メタノールの留出は5時間で止ま
り、精留により沸点が 111〜 114℃/2mmHgで無色透明の
液体 58.6gが得られたので、これについてIR分析、 1
H−NMRを測定をしたところ、式
【化18】 で示されるアミノ基含有オルガノポリシロキサンであ
り、純度が98.6%であることが確認された。
【0022】実施例5 実施例2におけるトリメチルシラノールをトリメチルシ
ロキシジメチルシラノール147.6g(0.9 モル)としたほ
かは実施例2と同様に処理したところ、メタノールの留
出は6時間で止まり、精留により沸点が98〜 103℃/0.1
mmHgで無色透明の液体 75.7gが得られたので、これにつ
いてIR分析、 1H−NMRを測定をしたところ、式
【化19】 で示されるアミノ基含有オルガノポリシロキサンであ
り、純度が97.3%であることが確認された。
【0023】
【発明の効果】本発明はアミノ基含有オルガノポリシロ
キサンの製造方法に関するもので、これは前記したよう
に一般式(1)で示される分子内にアミノ基を含有する
オルガノアルコキシシランと、一般式(2)で示される
オルガノシラノールを反応させて一般式(3)で示され
る片末端アミノ基含有オルガノポリシロキサンを得るこ
とを特徴とするものであるが、これによればこのオルガ
ノアルコキシシランとオルガノシラノールのエステル交
換による脱アルコール反応で目的とする片末端にアミノ
基をもつオルガノポリシロキサンを容易に、かつ高収率
で、しかも高純度のものとして得ることができるという
有利性が与えられる。

Claims (3)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】一般式 【化1】 (ここにRNはアミノ基を含有する1価有機基、R1は炭素
    数1〜8の1価有機基、R8は炭素数1〜4の1価有機
    基、aは0、1または2)で示される分子内にアミノ基
    を含有するオルガノアルコキシシランと、一般式 【化2】 [ここにR2、R3、R4は炭素数1〜8の1価有機基または
    -OSiR5R6R7で示されるシロキシ基(R5、R6、R7は炭素数
    1〜8の1価有機基)]で示されるオルガノシラノール
    とを反応させて一般式 【化3】 で示される片末端アミノ基含有オルガノポリシロキサン
    を得ることを特徴とするアミノ基含有オルガノポリシロ
    キサンの製造方法。
  2. 【請求項2】反応触媒として有機すず化合物が用いられ
    る請求項1に記載したアミノ基含有オルガノポリシロキ
    サンの製造方法。
  3. 【請求項3】有機すず化合物がすずジオクテートである
    請求項2に記載したアミノ基含有オルガノポリシロキサ
    ンの製造方法。
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